正弦信号发生器后记

实践是检验真理的唯一标准,虽不是放之四海而皆准的真理,但仍然具备充分的积极意义,对于电路设计亦是如此,甚至更具有现实价值。

一、原理图及PCB设计

前期Multisim电路仿真及利用现有元器件实搭的验证电路为后续原理图及PCB设计提供了良好的依据。部分电路原理图如下所示:

上图为其中的一路正弦信号输出,电源部分利用开关电源模块串联来实现±12V输出。TL062双路运算放大器产生原始正弦波信号,经过后级功率放大器进行放大输出。实搭电路验证时,曾试过采用明纬开关电源进行±12V电源输出,考虑到体积及纹波效果不尽如人意等原因,采用了双开关电源模块,虽然纹波较小,但总体功率存在较大限制。PCB设计如下图所示:

二、贴片及焊接

整体贴片及焊接效果图如下所示:

三、电路调试

1、整体初步检查完成后,根据电路设计及实搭验证电路的具体参数,对可调电阻进行调整。上电后用万用表测量得开关电源模块正常输出±12V,用示波器测量PA输出端正常输出正弦波,如下图所示:

2、单路800mA电流输出测试:在保证正弦波不失真的前提下,调整非线性稳幅电路中可调电阻阻值,使正弦波峰峰值增大至实际所需值,空载情况下测量效果如下图所示:

如上图所示,输出正弦波峰峰值为9.6V,故理论有效值为4.8/√2≈3.39V,实际测量结果为3.254V。为了使输出电流达到800mA,需串联4个20W的1Ω水泥电阻,如下图所示:

串接万用表进行电流实测,测得电流值为795mA,如下图所示:

3、3路电流输出测试:上电初始正弦波如下图所示:

串联20W 10Ω水泥电阻,如下图所示:

利用万用表串联测试实际电流值为110mA,如下图所示:

四、问题总结

经实际测试,单路漏电输出以及三路电流输出满足设计参数,但仍然存在不少问题,具体包括但不限于以下几方面:

1、单路漏电输出800mA左右电流时,正弦波未出现失真输出正常,增加一路电流输出后正弦波无法正常输出显示,原因在整体带载能力较弱,无法保证两者同时正常工作。

2、保证正弦波不失真的前提下,板子正常工作时,功率放大器发热情况严重,导致正弦波出现畸变,影响输出效果和长期稳定工作。上电初始正弦波形如下图所示:

经过几分钟正常运行后,功率放大器发热严重,波形下端出现畸变,如下图所示:

为了达到长期稳定工作的目的,后期有必要增加更大、散热效果更好的散热片,同时考虑将一路漏电输出和3路电流输出单独分开进行输出。

五、问题排查解决

通过对DATASHEET进行反复研读并进行讨论分析与验证,发现问题在于:正弦波前级产生峰峰值不宜过大,且后级功放增益调整不当。经过调整放大倍数 A = 15~21,空载情况下,散热片上温度基本上与体温相同或略低,基本上没有明显的发热。调整后前级输出如下图所示:

在负载分别为75Ω、7.5Ω情况下,电路高端分别输出一路750mA漏电、3路78mA,输出正弦波效果满足设计要求。如下图所示,3路电流输出基本无发热现象,漏电输出负载电阻及功率放大器正常发热,考虑增加风扇及扩大改路散热片,达到稳定输出的目的。

附功率放大器DATASHEET:

LM1875T-PA

PS:新SIM卡ICCID获取失败可能会导致DNS项校测不通过!!!!!(与本文完全无关!!!!!)

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注